KR20080074792A - Cleaning method and method for manufacturing electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
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본 출원은 2007년 2월 9일자로 출원된 일본 특허 출원 제2007-031286호를 기초로 하여 우선권을 주장하며, 우선권 주장의 기초가 된 출원의 전문이 본 명세서에 포함된다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2007-031286, filed Feb. 9, 2007, and includes the entirety of the application on which the priority claim is based.
본 발명은 세정 방법 및 전자 소자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 황산의 전기분해에 의해 생성되는 산화 물질을 사용하는 세정 방법 및 전자 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cleaning method and a manufacturing method of an electronic device, and more particularly, to a cleaning method using an oxidizing material produced by the electrolysis of sulfuric acid and a manufacturing method of the electronic device.
통상적으로, 유기 물질, 금속 불순물, 입자, 건식 에칭 잔사, 및 액정 디스플레이 패널 또는 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP) 기판 및 반도체 웨이퍼에 부착된 원하지 않는 금속은 고온의 황산과 과산화수소의 혼합액을 사용하는 SPM 세정에 의해, 또는 주로 유기 아민으로 이루어진 중합체 세정제를 기초로 한 세정 공정에 의해 제거된다.Typically, organic materials, metal impurities, particles, dry etch residues, and unwanted metals attached to liquid crystal display panel or plasma display panel (PDP) substrates and semiconductor wafers are used for SPM cleaning using a mixture of hot sulfuric acid and hydrogen peroxide. Or by a cleaning process based on a polymer cleaner consisting primarily of organic amines.
이와 달리, 일본 특허 공개 제2006-111943호는 황산 용액의 전기분해에 의해 생성되는 과황산 이온을 사용하는 세정 방법을 개시하고 있다.In contrast, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-111943 discloses a cleaning method using persulfate ions generated by electrolysis of sulfuric acid solution.
최근 소자의 소형화 경향에 따라, 고속 작동을 구현하기 위한 고용량 이온 이식 공정이 종종 필요하다. 그러나, 고용량 이온 이식 공정에 사용되는 레지스트 또는 다른 유기 물질로 제조된 마스크는 이식 공정 후에 제거하기가 곤란하다는 문제점이 있다. 따라서, 보다 높은 세정 성능 또는 유기 물질 제거 성능을 갖는 세정 방법이 요구된다. With the recent trend toward miniaturization of devices, high capacity ion implantation processes are often needed to achieve high speed operation. However, a mask made of a resist or other organic material used in a high capacity ion implantation process has a problem that it is difficult to remove after the implantation process. Therefore, there is a need for a cleaning method having higher cleaning performance or organic material removal performance.
본 발명의 하나의 측면에 따라, 황산을 전기분해하여 산화 용액을 제조하는 단계, 및 혼합열에 의해 가열된 산화 용액으로 작업편을 세정하는 단계를 포함하는 세정 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a cleaning method comprising electrolyzing sulfuric acid to produce an oxidizing solution, and cleaning the workpiece with the oxidizing solution heated by mixed heat.
본 발명의 다른 측면에 따라, 작업편을 형성시키는 단계, 황산을 전기분해하여 산화 용액을 제조하는 단계, 및 혼합열에 의해 가열된 산화 용액으로 작업편을 세정하는 단계를 포함하는 전자 소자의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, a method of manufacturing an electronic device comprising forming a workpiece, electrolyzing sulfuric acid to prepare an oxidizing solution, and cleaning the workpiece with the oxidized solution heated by mixed heat. This is provided.
본 발명에 따른 세정 방법으로 레지스트 및 오염물질의 박리/제거 효율이 향상될 수 있고, 보다 높은 세정 성능을 얻을 수 있다. 본 발명의 세정 방법은 유기 레지스트를 제거하는 것 이외에도, 금속 불순물, 입자 및 건식 에칭 잔사 등을 제거하는데도 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 불순물 세정 방법이 적용되는 전자 소자 관련 제품 (예를 들어, 반도체 장치 및 디스플레이 요소)의 제조에 사용될 수 있다.The cleaning method according to the present invention can improve the stripping / removing efficiency of resists and contaminants, and obtain higher cleaning performance. The cleaning method of the present invention can be similarly applied to removing metal impurities, particles, dry etching residues, and the like, in addition to removing organic resists. In addition, the present invention can be used to manufacture electronic device related products (eg, semiconductor devices and display elements) to which the impurity cleaning method is applied.
이하, 본 발명의 실시태양을 하기 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시태양에 따른 세정 방법을 예시한 작업 공정도이다.1 is a working flow diagram illustrating a cleaning method according to a first embodiment of the present invention.
보다 구체적으로, 이 실시태양의 세정 방법은 진한 황산을 전기분해하여 산화 용액을 수득하는 단계(단계 S1); 산화 용액을 노즐부에 공급하는 단계(단계 S2); 과산화수소 용액 (H202), 순수한 물 (H20) 또는 오존수 (03+H20)를 산화 용액 내로 혼합하는 단계(단계 S3); 세정액을 움직일 수 있는 노즐을 통해 세정하고자 하는 회전 작업편으로 방출시키는 단계 (단계 S4); 작업편을 세정하는 단계(단계 S5); 및 작업편을 헹구는 단계(단계 S6)을 포함한다.More specifically, the cleaning method of this embodiment comprises the steps of electrolyzing concentrated sulfuric acid to obtain an oxidation solution (step S1); Supplying an oxidizing solution to the nozzle unit (step S2); Mixing a hydrogen peroxide solution (H 2 0 2 ), pure water (H 2 0) or ozone water (0 3 + H 2 0) into the oxidation solution (step S3); Discharging the cleaning liquid through the movable nozzle to the rotating workpiece to be cleaned (step S4); Cleaning the workpiece (step S5); And rinsing the workpiece (step S6).
도 2는 제2 실시태양의 세정 방법을 수행할 수 있는 세정 시스템을 예시한 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a cleaning system capable of carrying out the cleaning method of the second embodiment.
단계 S1에서, 산화 용액은 황산 전기분해부(10)에서 진한 황산을 전기분해하여 제조한다. 황산 전기분해부(10)은 양극(32), 음극(42), 양극(32)와 음극(42) 사이에 제공되는 격막(20), 양극(32)와 격막(20) 사이에 한정되는 양극 챔버(30), 및 음극(42)와 격막(20) 사이에 한정되는 음극 챔버(40)을 포함한다.In step S1, the oxidation solution is prepared by electrolyzing concentrated sulfuric acid in the sulfuric
진한 황산을 전기분해하여 제조되는 전기분해된 황산은 산화 물질을 함유하 는 산화 용액이다. 단계 S2에서, 이 산화 용액을 개방/폐쇄 밸브 (73a)가 있는 관로(73)을 통해 탱크(28)에 저장하고, 펌프(81)을 작동시켜 관로(74)를 통해 노즐(61)로 공급한다. 노즐(61)로 공급되는 양은 개방/폐쇄 밸브(74a)에 의한 유량 조절, 및 개방/폐쇄 밸브(74a)와 펌프(81) 사이에 제공되는 배출로(74c)를 통한 유량 조절로 조절된다. 또한, 황산 전기분해부(10)에서 생성되는 산화 용액의 양적 변화는 탱크(28)에 산화 용액을 저장함으로써 완충될 수 있다. 탱크(28)에 가열기가 제공될 수 있으며, 이 경우에 산화 용액의 온도가 제어될 수 있다. 예를 들어, 탱크(28) 안의 산화 용액을 대략 80℃의 온도로 가열함으로써 보다 높은 세정 성능을 얻을 수 있다.Electrolyzed sulfuric acid, prepared by electrolysis of concentrated sulfuric acid, is an oxidizing solution containing an oxidizing substance. In step S2, the oxidizing solution is stored in the
황산 전기분해부(10)에서 황산을 전기분해함으로써, 과산화일황산 (H2S05) 및 과산화이황산 (H2S208)과 같이 산화능이 높은 산화물질이 반응 생성물로서 제조된다. 이들 산화 물질의 산화능은 물에 의해 감소된다. 특히, 유기 물질을 박리/제거하는데 효과적인 과산화일황산은 물과의 반응에 의해 분해된다. 그러나, 90 중량 퍼센트 이상, 보다 바람직하게는 96 중량 퍼센트 이상의 진한 황산을 양극 챔버(30)에 제공함으로써, 예를 들어, 산화 물질은 최소량의 물을 포함한 상태로 존재하게 된다. 이로써, 과산화일황산의 정량적 및 대량적 공급이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들어, 레지스트 및 오염물질의 제거 효율이 향상될 수 있고, 생산성이 증대될 수 있다.By sulfuric acid electrolysis of sulfuric acid in the sulfuric
황산 전기분해부의 양극(32)는 불용성 양극 (DSA), 백금, 이산화납 또는 전 도성 다이아몬드로 제조될 수 있다. 황산 전기분해부에서 전기분해에 의해 생성된 전기분해된 황산은 높은 청정도가 요구되는 레지스트-코팅된 규소 웨이퍼와 같은 세정하고자 하는 작업편에 직접 사용된다. 따라서, 양극(32)로는, 불순물의 용출이 낮은 불용성 양극 (DSA), 백금, 및 전도성 다이아몬드 중 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 높은 산소 과전압을 달성하기 위하여, 전도성 다이아몬드를 사용하는 것이 보다 바람직한데, 이는 과산화일황산 및 과산화이황산과 같은 높은 산화능을 갖는 산화물질을 생성시킬 수 있는 능력이 높기 때문이다.The
한편, 음극(42)는 불용성 양극 (DSA), 백금, 탄소 또는 전도성 다이아몬드로 제조될 수 있다.On the other hand, the
이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 전기분해된 황산을 사용하는 세정 공정 및 레지스트 또는 다른 유기 물질의 제거 공정은 공정 온도에 따라 크게 달라지며, 가열하에 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 단계 S3에서, 과산화수소 용액 (H202), 순수한 물 (H2O) 및 오존수 (03+H20) 중 1종 이상이 산화 용액으로 사용되는 전기분해된 황산 내로 혼합된다. 즉, 이 실시태양에서, 산화 용액을 세정하고자 하는 작업편(W)와 접촉시키기 전에, 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수가 산화 용액 내로 혼합된다. 혼합에 기인한 희석열 또는 반응열의 효과로 인해 산화 용액으로 사용되는 전기분해된 황산의 온도가 증가한다. 이러한 혼합은 노즐부(12)에서 수행된다. As will be described in detail below, the cleaning process using electrolyzed sulfuric acid and the removal process of resist or other organic material vary greatly depending on the process temperature and it is preferred to carry out the process under heating. Therefore, in step S3, at least one of the hydrogen peroxide solution (H 2 0 2 ), pure water (H 2 O) and ozone water (0 3 + H 2 0) is mixed into the electrolyzed sulfuric acid used as the oxidizing solution. That is, in this embodiment, the hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is mixed into the oxidizing solution before contacting the oxidizing solution with the workpiece W to be cleaned. The effect of dilution heat or reaction heat due to mixing increases the temperature of the electrolyzed sulfuric acid used as the oxidizing solution. This mixing is performed at the
과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수의 공급은 관로(74d) 및 개방/폐쇄 밸브(74b)를 통해 수행된다.The supply of hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is carried out through the
단계 S4에서는, 단계 S3에서 혼합된 산화 용액을 노즐(61)을 통해 작업편(W)로 방출한다. 노즐(61)은 산화 용액을 작업편(W)에 균일하게 도포할 수 있도록 움직일 수 있다. 또한, 작업편(W)는 커버(29) 안에 제공된 회전 테이블(62) 상에 장착되어 회전한다. 노즐(61)의 운동 및 작업편(W)의 회전으로 인해 산화 용액이 작업편에 균일하게 도포될 수 있다. In step S4, the oxidizing solution mixed in step S3 is discharged to the workpiece W through the
도 3은 노즐부(12)에서 과산화수소 용액 또는 순수한 물과 혼합되는 산화 용액의 혼합 용액에 있어서, 혼합비에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the temperature change according to the mixing ratio in the mixed solution of the hydrogen peroxide solution or the oxidizing solution mixed with the pure water in the
여기서, 세정 실험은 혼합되기 전의 산화 용액의 온도를 실온으로 설정하여 수행하였다. 이 산화 용액을 도 2에 도시한 시스템의 노즐부(12)에서 과산화수소 용액 또는 순수한 물과 혼합하고, 웨이퍼(W) 상에 적하하였다. 온도는 노즐(61)로부터 웨이퍼 상으로 적하되는 산화 용액의 레이저 조사에 의해 측정하였다. Here, the cleaning experiment was performed by setting the temperature of the oxidizing solution before mixing to room temperature. This oxidizing solution was mixed with a hydrogen peroxide solution or pure water at the
산화 용액 1 부에 대해 순수한 물 1 부의 혼합비(부피비)로 혼합되어 있는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 온도는 혼합열 (희석열)에 의해 대략 115℃로 증가하였다. 순수한 물의 혼합비를 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 산화 용액의 온도는 점차 95℃ 내지 80℃로 감소되는 경향을 나타냈다.When mixed at a mixing ratio (volume ratio) of 1 part of pure water to 1 part of the oxidation solution, as shown in FIG. 3, the temperature was increased to approximately 115 ° C. by mixing heat (dilution heat). When the mixing ratio of pure water was increased to 2, 3 and 5, the temperature of the oxidizing solution gradually decreased to 95-80 ° C.
한편, 과산화수소 용액 (35 퍼센트 농도)을 혼합한 경우, 혼합비(부피비)가 1일 때 혼합열 (반응열)로 인해 온도가 대략 115℃로 증가하였다. 혼합비를 2 및 3으로 증가시킨 경우, 온도는 125℃ 및 130℃로 증가하였고, 혼합비를 5로 증가시킨 경우에는, 온도가 110℃로 감소하였다. 이로써, 순수한 물의 혼합에 의한 온도 증가가 과산화수소 용액을 혼합한 경우보다 크다는 것을 알 수 있다. 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 유리한 세정 결과는 과산화수소 용액을 혼합비 3으로 혼합한 조건 하에서 얻어졌다.On the other hand, when the hydrogen peroxide solution (35 percent concentration) was mixed, the temperature increased to approximately 115 ° C. due to the heat of reaction (heat of reaction) when the mixing ratio (volume ratio) was 1. When the mixing ratio was increased to 2 and 3, the temperature was increased to 125 ° C and 130 ° C, and when the mixing ratio was increased to 5, the temperature was reduced to 110 ° C. As a result, it can be seen that the increase in temperature due to the mixing of pure water is larger than that in the case of mixing the hydrogen peroxide solution. As described in detail below, advantageous cleaning results were obtained under conditions in which the hydrogen peroxide solution was mixed at a
도 1로 돌아가서, 단계 S5에서, 작업편(W) 상의 유기 물질 또는 다른 오염물질은 산화 용액의 산화능에 의해 박리/제거된다. 박리/제거된 오염물질은 용액 또는 반용액 상태로 되어 원심력에 의해 회전 작업편(W)로부터 떨어져나가고, 커버(29)의 내면에 부착된다. 회전 테이블(62)의 회전 속도는 오염물질의 박리에 영향을 준다. 따라서, 세정은 오염 상태에 따라 회전 속도로 최적화함으로써 효과적으로 수행할 수 있다.Returning to FIG. 1, in step S5, the organic material or other contaminants on the workpiece W are stripped / removed by the oxidizing ability of the oxidizing solution. The contaminants that have been peeled / removed are in a solution or semi-solution state, are separated from the rotating work piece W by centrifugal force, and attached to the inner surface of the
단계 S6에서, 헹굼액을 노즐(나타내지 않음)을 통해 작업편(W)의 표면으로 방출시켜, 작업편을 헹군다.In step S6, the rinse liquid is discharged to the surface of the work piece W through a nozzle (not shown) to rinse the work piece.
커버(29) 외부로 배출된 산화 용액 및 오염물질은 회수 탱크(63), 배출 관로(75) 및 배출 밸브(75a)를 통해 시스템 외부로 배출된다.The oxidizing solution and contaminants discharged to the outside of the
다음으로, 진한 황산을 전기분해하여 얻어진 산화 용액에 과산화수소 용액 또는 순수한 물을 혼합한 실시태양에서, 평가 샘플을 사용하여 세정 효과를 연구한 결과를 기술한다.Next, in an embodiment in which a hydrogen peroxide solution or pure water is mixed with an oxidation solution obtained by electrolysis of concentrated sulfuric acid, the results of studying the cleaning effect using an evaluation sample are described.
샘플 A 및 B를 세정하고자 하는 평가 샘플로 사용하였다. 샘플 A는 규소 기판을 i-라인 레지스트를 사용하여 3 미크론 두께로 단순 코팅하여 제조하였다. 샘플 B는 위와 같은 레지스트 코팅 후, 붕소를 이온 이식에 의해 6 x l014/cm2의 용 량으로 도핑하여 제조하였다. 처리 방법과 관련하여, 진한 황산을 전기분해하여 얻어진 산화 용액을 도 2에 도시한 시스템의 노즐부(12)에서 과산화수소 용액 또는 순수한 물과 혼합하고, 웨이퍼 상에 적하하였다.Samples A and B were used as evaluation samples to be cleaned. Sample A was prepared by simply coating a silicon substrate to 3 microns thick using i-line resist. Sample B was prepared by doping boron at a capacity of 6 × 10 14 / cm 2 by ion implantation, after resist coating as described above. In connection with the processing method, the oxidized solution obtained by electrolysis of concentrated sulfuric acid was mixed with a hydrogen peroxide solution or pure water in the
레지스트가 세정에 의해 성공적으로 박리되는지 여부에 관한 측정은 광학 현미경을 사용한 표면 관찰, 입자 계수기를 사용한 평가, SEM (주사 전자 현미경), 및 EDX (에너지 분산 X-선 형광분석기)을 이용한 표면 관찰에 의해 이루어졌다.Measurements of whether the resist was successfully peeled off by cleaning can be made by surface observation with an optical microscope, evaluation with a particle counter, scanning electron microscope (SEM), and surface observation with an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). Was done by.
먼저, 산화 용액에 과산화수소 용액을 혼합하고, 이를 사용하여 레지스트로 단순히 코팅한 평가 샘플 A를 세정한 결과를 기술한다.First, the result of washing the evaluation sample A which mixed the hydrogen peroxide solution with the oxidizing solution and which was simply coated with a resist is described.
도 4는 레지스트로 단순히 코팅한 평가 샘플 A에 대한 결과를 요약한 표를 나타낸 것이다.4 shows a table summarizing the results for Evaluation Sample A, which was simply coated with a resist.
이 표는 실온의 산화 용액에 실온의 과산화수소 용액을 혼합할 때의 혼합열 (반응열)에 의한 용액의 최대 온도(℃)를 나타낸 것이다. 해당 온도에서 도포된 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간을 괄호안에 병기하였다. 실온의 산화 용액 1 부에 대한 과산화수소 용액의 혼합비 (부피비)를 1, 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 최대 온도는 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 115℃, 125℃, 130℃ 및 110℃이었다. 한편, 과산화수소 용액 1 부피에 대한 산화 용액의 혼합비 (부피비)를 1, 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 최대 온도는 115℃, 95℃, 80℃ 및 80℃로 변하였다. 양쪽 경우에서, 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간은 5 초였다.This table shows the maximum temperature (° C) of the solution by the heat of mixing (heat of reaction) when the room temperature hydrogen peroxide solution is mixed with the room temperature oxidation solution. The time taken to peel off the applied resist at the temperature is shown in parentheses. When the mixing ratio (volume ratio) of the hydrogen peroxide solution to 1 part of the oxidation solution at room temperature was increased to 1, 2, 3, and 5, the maximum temperature was 115 ° C, 125 ° C, 130 ° C and It was 110 degreeC. On the other hand, when the mixing ratio (volume ratio) of the oxidizing solution to 1 volume of the hydrogen peroxide solution was increased to 1, 2, 3 and 5, the maximum temperature was changed to 115 ° C, 95 ° C, 80 ° C and 80 ° C. In both cases, the time to peel the resist was 5 seconds.
즉, 레지스트로 단순히 코팅한 샘플 A에 대하여는 어느 조건 하에서도 높은 세정성이 달성된다는 것을 알 수 있다. 또한, 100℃를 초과하는 고온은 산화 용액 대 과산화수소 용액의 혼합비가 1:1 내지 1:5인 경우에 얻어지며, 120℃를 초과하는 고온은 혼합비가 1:2 내지 1:3인 경우에 얻어짐을 알 수 있다.In other words, it can be seen that, for Sample A simply coated with a resist, high cleanability is achieved under any conditions. Also, high temperatures above 100 ° C. are obtained when the mixing ratio of oxidizing solution to hydrogen peroxide solution is 1: 1 to 1: 5, and high temperatures above 120 ° C. are obtained when the mixing ratio is 1: 2 to 1: 3. I can see your luggage.
도 5는 도포된 레지스트가 상기한 양의 붕소로 이온-이식된 평가 샘플 B에 대한 결과를 나타낸 표이다. 일반적으로, 레지스트는 이온 이식에 의해 내박리성이 된다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 순수한 물을 혼합한 경우, 혼합비가 1:1 일 때 최대 온도가 115℃이고, 이 경우에 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간은 30 초였다. 순수한 물의 부피비를 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 도 3에서도 나타낸 바와 같이, 최대 온도는 연속적으로 감소하였으며, 이 경우엔 어느 조건하에서도 레지스트를 박리시키기가 어려웠다.5 is a table showing the results for Evaluation Sample B in which the applied resist was ion-implanted with the above-mentioned amount of boron. In general, resists are delaminated by ion implantation. As can be seen from FIG. 5, when pure water was mixed, the maximum temperature was 115 ° C. when the mixing ratio was 1: 1, and in this case, the time taken to peel the resist was 30 seconds. When the volume ratio of pure water was increased to 2, 3 and 5, as also shown in Fig. 3, the maximum temperature decreased continuously, in which case it was difficult to peel off the resist under any conditions.
한편, 과산화수소 용액 (35 퍼센트 농도)을 산화 용액 1 부피에 대해 1, 2, 3 및 5의 부피비로 혼합한 경우, 도 3에서도 나타낸 바와 같이, 최대 온도는 115℃, 125℃, 130℃ 및 110℃이었으며, 레지스트를 박리시키는데 걸린 시간은 30 초, 5 초, 1 초 및 5O 초였다. 즉, 모든 경우에서, 이온-이식된 레지스트는 성공적으로 박리되었다. 특히, 최대 온도가 125℃ 이상인 경우, 박리 시간이 5 초 이하였으며, 이는 매우 강한 세정능이 달성되었음을 의미한다.On the other hand, when the hydrogen peroxide solution (35 percent concentration) is mixed at a volume ratio of 1, 2, 3, and 5 with respect to 1 volume of the oxidizing solution, as shown in FIG. 3, the maximum temperatures are 115 ° C., 125 ° C., 130 ° C., and 110. C, and the time taken to peel the resist was 30 seconds, 5 seconds, 1 second and 50 seconds. In other words, in all cases, the ion-implanted resist was successfully peeled off. In particular, when the maximum temperature was 125 ° C. or more, the peeling time was 5 seconds or less, which means that very strong detergency was achieved.
도 6은 과산화수소 용액을 가한 경우에 대한 보다 자세한 연구 결과를 요약한 표를 나타낸 것이다.FIG. 6 shows a table summarizing the results of more detailed study on the case of adding the hydrogen peroxide solution.
여기서, 산화 용액 1 부피에 대한 과산화수소 용액의 부피를 1, 2, 3 및 5로 증가시킨 경우에 대한 결과는 상기 도 5와 관련하여 기재한 바와 같다. 한편, 혼합된 과산화수소 용액 1 부피에 대한 산화 용액의 부피를 1, 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 최대 온도는 115℃, 95℃, 80℃ 및 80℃로 연속적으로 감소하였으며, 이온-이식된 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간은 30 초, 65 초, 65 초 및 65 초로 길어졌다. 즉, 온도가 감소함에 따라 세정성이 연속적으로 감소한다는 것을 알 수 있다. Here, the results for the case of increasing the volume of the hydrogen peroxide solution to 1, 2, 3 and 5 with respect to 1 volume of the oxidizing solution are as described with reference to FIG. On the other hand, when the volume of the oxidizing solution with respect to 1 volume of mixed hydrogen peroxide solution was increased to 1, 2, 3 and 5, the maximum temperature was continuously decreased to 115 ° C, 95 ° C, 80 ° C and 80 ° C, and ion-transplanted. The time taken to peel off the resist was lengthened to 30 seconds, 65 seconds, 65 seconds and 65 seconds. That is, it can be seen that the washability continuously decreases as the temperature decreases.
도 5를 참조하여 상기 순수한 물을 혼합한 경우와 비교해 볼 때, 최대 온도가 95℃ 또는 80℃인 조건하에서, 순수한 물을 혼합한 경우에는 레지스트 박리가 어려웠으나, 과산화수소를 혼합한 경우에는 레지스트 박리가 가능하였다 (도 6). 이는 과산화수소 용액와의 혼합에 기인한 온도의 증가 효과 때문에, 추가적으로는, 황산이 과산화수소 용액과 반응하여 과산화일황산(H2S05)과 같이 높은 산화능을 갖는 산화 물질이 증가하기 때문인 것으로 추정된다.Compared with the case where the pure water is mixed with reference to FIG. 5, the resist peeling is difficult when the pure water is mixed under the condition that the maximum temperature is 95 ° C. or 80 ° C., but the resist is peeled when the hydrogen peroxide is mixed. Was possible (FIG. 6). This is presumably due to the increase in temperature due to the mixing with the hydrogen peroxide solution, in addition, because sulfuric acid reacts with the hydrogen peroxide solution to increase the oxidizing substances with high oxidizing capacity, such as monoperoxide (H 2 S0 5 ).
도 7은 레지스트가 붕소로 이온-이식된 평가 샘플 B와 관련하여, 과산화수소 용액이 혼합된 산화 용액의 온도와 박리시키는데 걸리는 시간의 관계를 요약한 그래프이다.FIG. 7 is a graph summarizing the relationship between the temperature of an oxidized solution mixed with a hydrogen peroxide solution and the time taken for peeling with respect to Evaluation Sample B, in which the resist is ion-implanted with boron.
레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간은 산화 용액의 온도에 따라 상당히 달라진다. 95℃ 초과시, 박리 시간이 감소되었으며, 세정능에 영향을 주기 시작하였다. 최대 온도가 125℃에 이르렀을 때, 박리시키는데 걸리는 시간은 5 초로 감소하였으며, 이는 거의 최단 시간이다.The time taken for the resist to peel off varies considerably with the temperature of the oxidizing solution. Above 95 ° C., the peel time was reduced and began to affect cleaning ability. When the maximum temperature reached 125 ° C., the time to peel off decreased to 5 seconds, which is almost the shortest time.
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 진한 황산을 전기분해하여 얻어진 산화 용액의 세정능을 향상시키기 위하여는, 과산화수소 용액을 혼합하여 온도를 95℃ 이상으로 높이는 것이 바람직하다. 또한, 충분히 높은 세정능은 과산화수소 용액을 혼합하여 온도를 125℃ 이상으로 증가시킴으로써 달성할 수 있다.As can be seen from the above results, in order to improve the washing performance of the oxidized solution obtained by electrolyzing concentrated sulfuric acid, it is preferable to mix the hydrogen peroxide solution to raise the temperature to 95 ° C or higher. In addition, sufficiently high detergency can be achieved by mixing the hydrogen peroxide solution to increase the temperature to 125 ° C or higher.
다음으로, 본 발명의 제2 실시태양을 기술한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.
도 8은 본 발명의 제2 실시태양에 따른 세정 방법에서의 세정 공정을 예시한 작업 공정도이다.8 is an operational flowchart illustrating a cleaning process in the cleaning method according to the second embodiment of the present invention.
도 9는 제2 실시태양에서 사용될 수 있는 세정 시스템을 예시한 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating a cleaning system that may be used in the second embodiment.
이 실시태양에서, 산화 용액과 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수의 혼합은 세정하고자 하는 작업편 상에서 수행된다.In this embodiment, the mixing of the oxidizing solution and the hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is carried out on the workpiece to be cleaned.
단계 S1 및 S2는 제1 실시태양에서와 동일하다. 그러나, 단계 S3에서 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수는 황산 전기분해부(10)에서 생성되어 공급되는 산화 용액과 독립적으로 노즐부(12)로 공급된다.Steps S1 and S2 are the same as in the first embodiment. However, in step S3, the hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is supplied to the
과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수는 관로(74e) 및 개방/폐쇄 밸브(74b)를 통해 노즐(61b)로 공급된다.Hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is supplied to the
단계 S4a에서, 산화 용액은 노즐(61a)를 통해 작업편(W) 상으로 방출된다. 단계 S4b에서, 과산화수소 용액, 순수한 물 및 오존수 중 1종 이상이 노즐(61b)를 통해 작업편(W) 상으로 방출된다. 즉, 이 실시태양에서는, 산화 용액이 작업편(W)과 접촉된 후에, 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수와 혼합된다. 제1 실시태양에서와 같이, 노즐 (61a) 및 (61b)는 산화 용액 및 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수를 작업편(W)에 균일하게 도포할 수 있도록 움직일 수 있으며, 작업편(W)이 장착된 회전 테이블(62)은 회전한다.In step S4a, the oxidizing solution is discharged onto the workpiece W through the
단계 S5에서, 작업편(W) 상의 유기 물질 또는 다른 오염물질은 산화 용액의 산화능에 의해 박리/제거된다. 박리/제거된 오염물질은 용액 또는 반용액 상태로 되어 원심력에 의해 회전 작업편(W)로부터 떨어져나가, 커버(29)의 내면에 부착된다. 회전 테이블(62)의 회전 속도는 오염물질의 박리에 영향을 준다. 따라서, 세정은 오염 상태에 따라 회전 속도로 최적화함으로써 효과적으로 수행할 수 있다.In step S5, the organic material or other contaminants on the workpiece W are stripped / removed by the oxidizing ability of the oxidizing solution. The contaminants peeled / removed are brought into a solution or semi-solution state, are separated from the rotating work piece W by centrifugal force, and adhered to the inner surface of the
도 10은 작업편(W) 상에서 혼합된, 산화 용액과 과산화수소 용액 또는 순수한 물의 혼합 용액에 있어서, 혼합비에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서 다시, 노즐(61a)로부터 작업편(W) 상으로 적하된 산화 용액에 대하여 방사 온도계를 사용하여 온도를 측정하였다.10 is a graph showing the temperature change according to the mixing ratio in the mixed solution of the oxidizing solution and hydrogen peroxide solution or pure water mixed on the workpiece (W). Here, again, the temperature was measured using the radiation thermometer with respect to the oxidizing solution dripped from the
혼합하기 전, 산화 용액, 순수한 물, 및 과산화수소 용액의 온도는 모두 실온으로 설정하였다. 산화 용액의 온도는 순수한 물 또는 과산화수소 용액과 혼합됨에 따라 증가하였다. 그러나, 노즐부(12)에서 혼합이 수행되는 제1 실시태양과 비교해 볼 때, 혼합열에 기인한 산화 용액의 온도 증가는 보다 적었으며, 산화 용액의 온도는 작업편(W)의 회전의 결과로서 감소할 수 있다. 또한, 온도는 혼합비에 따라 역으로 감소할 수도 있다. 이는 혼합열에 기인한 산화 용액의 온도 증가가 산화 용액이 순수한 물 또는 과산화수소 용액과 혼합된 후 일정 시간을 필요로 하기 때문일 수 있다.Before mixing, the temperatures of the oxidizing solution, pure water, and hydrogen peroxide solution were all set to room temperature. The temperature of the oxidizing solution increased with mixing with pure water or hydrogen peroxide solution. However, compared with the first embodiment where mixing is performed in the
이 실시태양에서도, 세정 실험은 규소 기판을 i-라인 레지스트를 사용하여 3 미크론 두께로 단순 코팅하여 제조한 샘플 A, 및 상기 레지스트 코팅 후, 붕소를 이온 이식에 의해 6 x l014/cm2의 용량으로 도핑하여 제조한 샘플 B를 사용하여 수행하였다.Even in this embodiment, the cleaning experiments were conducted by sample A prepared by simply coating a silicon substrate with a thickness of 3 microns using an i-line resist, and after the resist coating, boron was implanted at an amount of 6 × 10 14 / cm 2 by ion implantation. This was done using Sample B prepared by doping at the dose.
도 11은 제2 실시태양에서 레지스트로 단순히 코팅한 평가 샘플 A를 세정한 결과를 요약한 표를 나타낸 것이다.FIG. 11 shows a table summarizing the results of cleaning Evaluation Sample A, which was simply coated with resist in a second embodiment.
여기서, 표는 실온의 산화 용액에 실온의 순수한 물을 혼합할 때의 혼합열 (희석열)에 의한 용액의 최대 온도(℃)를 나타낸 것이다. 해당 온도에서 도포된 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간을 괄호안에 병기하였다. 실온의 산화 용액 1 부에 대한 순수한 물의 혼합비 (부피비)를 1, 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 최대 온도는 95℃, 87℃, 64℃ 및 60℃이었다. 한편, 순수한 물 1 부피에 대한 산화 용액의 혼합비 (부피비)를 1, 2, 3 및 5로 증가시킨 경우, 최대 온도는 95℃, 96℃, 94℃ 및 75℃로 변하였다. 양쪽 경우에서, 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간은 5 초였다.Here, a table | surface shows the maximum temperature (degreeC) of the solution by the mixing heat (dilution heat) at the time of mixing pure water of room temperature with the oxidation solution of room temperature. The time taken to peel off the applied resist at the temperature is shown in parentheses. When the mixing ratio (volume ratio) of pure water to 1 part of the oxidation solution at room temperature was increased to 1, 2, 3 and 5, the maximum temperatures were 95 ° C, 87 ° C, 64 ° C and 60 ° C. On the other hand, when the mixing ratio (volume ratio) of the oxidizing solution to 1 volume of pure water was increased to 1, 2, 3 and 5, the maximum temperature was changed to 95 ° C, 96 ° C, 94 ° C and 75 ° C. In both cases, the time to peel the resist was 5 seconds.
즉, 이 실시태양에서도, 레지스트로 단순히 코팅한 샘플 A에 대하여는 어느 조건 하에서도 높은 세정능이 달성된다는 것을 알 수 있다. In other words, even in this embodiment, it can be seen that, for Sample A simply coated with a resist, high cleaning performance is achieved under any conditions.
도 12는 도포된 레지스트가 상기한 양의 붕소로 이온-이식된 평가 샘플 B에 대한 결과를 나타낸 표이다. 12 is a table showing the results for Evaluation Sample B in which the applied resist was ion-implanted with the above-mentioned amount of boron.
순수한 물이 혼합된 경우, 혼합비가 1:1일 때, 레지스트가 60 초안에 성공적으로 박리되었다. 그러나, 순수한 물의 혼합비 (부피비)를 2, 3 및 5로 증가시킨 경우에는 최대 온도가 감소함에 따라 박리시키기 어려웠다.When pure water was mixed, the resist was successfully peeled off in 60 seconds when the mixing ratio was 1: 1. However, when the mixing ratio (volume ratio) of pure water was increased to 2, 3 and 5, it was difficult to peel off as the maximum temperature decreased.
한편, 과산화수소 용액 (35 퍼센트 농도)가 산화 용액 1 부피에 대하여 1, 2 및 3의 부피비로 혼합된 경우, 도 10에서도 나타낸 바와 같이, 최대 온도가 95℃, 96℃ 및 94℃였으며, 레지스트를 박리시키는데 걸리는 시간은 30 초, 60 초 및 90 초였다. 과산화수소 용액의 혼합비가 5인 경우, 최대 온도는 75℃였으며, 이온-이식된 레지스트를 박리시키기 어려웠다.On the other hand, when the hydrogen peroxide solution (35 percent concentration) was mixed at a volume ratio of 1, 2 and 3 with respect to 1 volume of the oxidizing solution, as shown in FIG. 10, the maximum temperatures were 95 ° C, 96 ° C and 94 ° C. The time to peel off was 30 seconds, 60 seconds and 90 seconds. When the mixing ratio of the hydrogen peroxide solution was 5, the maximum temperature was 75 ° C, and it was difficult to peel off the ion-implanted resist.
즉, 이 실시태양에서도, 혼합 후 산화 용액의 온도가 일반적으로 95℃ 이상이면, 이온-이식된 레지스트를 박리시키는 경우라도 높은 세정능이 달성될 수 있는 것으로 나타났다.That is, even in this embodiment, when the temperature of the oxidizing solution after mixing is generally 95 ° C. or higher, it has been shown that high detergency can be achieved even when the ion-implanted resist is stripped off.
다음으로, 본 발명의 제3 실시태양을 기술한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described.
도 13은 본 발명의 제3 실시태양에 따른 세정 방법에서의 세정 공정을 예시한 작업 공정도이다.13 is an operational flowchart illustrating a cleaning process in the cleaning method according to the third embodiment of the present invention.
도 14는 제3 실시태양에서 사용될 수 있는 세정 시스템을 예시한 개략도이다.14 is a schematic diagram illustrating a cleaning system that may be used in the third embodiment.
이 실시태양에서는, 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수를 진한 황산의 전기분해로 얻어진 산화 용액 내에 혼합하고, 여기에 과산화일황산 또는 그의 염, 또는 과산화이황산 또는 그의 염을 추가로 가하여 노즐부(12)에서 혼합한다. In this embodiment, the hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is mixed into an oxidizing solution obtained by the electrolysis of concentrated sulfuric acid, and further, monohydric peroxide or a salt thereof, or disulfide peroxide or a salt thereof is further added to the
단계 S1 내지 단계 S2의 공정은 제1 실시태양에서와 동일하다. 단계 S3에서, 과산화수소 용액, 순수한 물 또는 오존수는 관로(74d) 및 개방/폐쇄 밸브(74b)를 통해 노즐부(12)로 공급된다.The process of steps S1 to S2 is the same as in the first embodiment. In step S3, the hydrogen peroxide solution, pure water or ozone water is supplied to the
단계 S7에서, 과산화일황산 또는 그의 염, 또는 과산화이황산 또는 그의 염, 또는 그 둘 다를 관로(74f)를 통해 노즐부(12)에 추가로 공급한다. S4의 공정 및 후속 공정은 제1 실시태양에서와 동일하다.In step S7, monosulfuric acid peroxide or a salt thereof, or disperoxide peroxide or a salt thereof, or both are further supplied to the
예를 들어, 과산화수소 용액이 단계 S3에서 혼합되고, 과황산암모늄 용액이 단계 S7에서 혼합된다면, 반응열에 기인한 산화 용액 온도 증가 및 과황산암모늄의 산화성에 의해 보다 높은 세정능이 달성된다. 즉, 이 실시태양에 따라, 강한 산화능을 갖는 세정액은 진한 황산의 전기분해로 생성되는 산화 물질에 추가로 과산화이황산, 그의 염 또는 강한 산화능을 갖는 유사한 물질을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 결과적으로, 고도로 이온-이식된 레지스트는, 예를 들어, 매우 급속히 제거될 수 있다.For example, if the hydrogen peroxide solution is mixed in step S3 and the ammonium persulfate solution is mixed in step S7, higher detergency is achieved by increasing the oxidation solution temperature due to the heat of reaction and the oxidative properties of ammonium persulfate. That is, according to this embodiment, a cleaning liquid having a strong oxidation capacity can be prepared by mixing a disulfide peroxide, a salt thereof, or a similar material having a strong oxidation capacity in addition to the oxidized material produced by the electrolysis of concentrated sulfuric acid. As a result, highly ion-implanted resist can be removed very quickly, for example.
도 15는 본 발명의 실시태양에 따른 전자 소자의 제조 방법을 예시한 작업 공정도이다.15 is a working flowchart illustrating a method of manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 작업편을 형성시킨다(단계 S10). 예를 들어, 반도체 소자 제작용 반도체 웨이퍼 또는 액정 디스플레이와 같은 플랫 패널 디스플레이 제작용 유리기판을 작업편으로서 형성시킬 수 있다. 작업편은 그의 표면상에 하기 세정 단계에 의해 제거되는 레지스트 층을 포함할 수 있다.First, a work piece is formed (step S10). For example, the glass substrate for flat panel display manufacture, such as a semiconductor wafer for semiconductor element manufacture, or a liquid crystal display, can be formed as a work piece. The workpiece can include a layer of resist that is removed on its surface by the following cleaning step.
두번째로, 황산을 전기분해하여 산화 용액을 제조한다(단계 S20). 구체적으로, 도 1, 3 및 13에 나타낸 단계 S1와 관련하여 기재된 것과 같은 공정이 본 제조 공정에 이용될 수 있다. Secondly, sulfuric acid is electrolyzed to prepare an oxidation solution (step S20). Specifically, a process as described in connection with step S1 shown in Figs. 1, 3 and 13 can be used in the present manufacturing process.
다음으로, 작업편을 세정한다(단계 S30). 구체적으로, 도 1, 8 또는 13에 나타낸 것과 같이 단계 S2에서 단계 S5가 본 세정 공정에 이용될 수 있다. 작업편 의 표면에 형성된 레지스트 층은 세정 공정(단계 S30)에 의해 제거될 수 있다. 그 후에, 작업편을 헹굴 수 있다.Next, the workpiece is cleaned (step S30). Specifically, as shown in Fig. 1, 8 or 13, step S2 to step S5 can be used for the present cleaning process. The resist layer formed on the surface of the workpiece can be removed by a cleaning process (step S30). Thereafter, the workpiece can be rinsed.
본 발명의 실시태양은 실시예와 관련하여 기술되어 있다. 그러나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 산화 용액을 과산화수소 용액, 과산화일황산 또는 이와 유사한 물질과 혼합하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다. 구체적으로, 제3 실시태양에서, 산화 용액을 과산화일황산 또는 이와 유사한 물질과 혼합하는 단계는 노즐부(12)가 아닌 작업편(W) 상에서 수행될 수 있다.Embodiments of the invention have been described in connection with the examples. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the method of mixing the oxidizing solution with a hydrogen peroxide solution, monoperoxide, or the like may vary. Specifically, in the third embodiment, the step of mixing the oxidizing solution with monosulfuric acid peroxide or the like may be performed on the workpiece W, not the
유기 레지스트를 제거하는 것 이외에도, 본 발명은 또한 금속 불순물, 입자 및 건식 에칭 잔사를 제거하는데도 유사하게 적용될 수 있다.In addition to removing organic resists, the present invention can also be similarly applied to removing metal impurities, particles and dry etch residues.
또한, 본 발명은 상기 불순물 세정 방법이 적용되는 전자 소자 관련 제품 (예를 들어, 반도체 장치 및 디스플레이 요소)의 제조에 사용될 수 있다.In addition, the present invention can be used to manufacture electronic device related products (eg, semiconductor devices and display elements) to which the impurity cleaning method is applied.
도 1은 본 발명의 제1 실시태양에 따른 세정 방법을 예시한 작업 공정도이다.1 is a working flow diagram illustrating a cleaning method according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 제1 실시태양의 세정 방법을 수행할 수 있는 세정 시스템을 예시한 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a cleaning system capable of carrying out the cleaning method of the first embodiment.
도 3은 노즐부(12)에서 과산화수소 용액 또는 순수한 물과 혼합되는 산화 용액의 혼합 용액에 있어서, 혼합비에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the temperature change according to the mixing ratio in the mixed solution of the hydrogen peroxide solution or the oxidizing solution mixed with the pure water in the
도 4는 레지스트로 단순히 코팅한 평가 샘플 A에 대한 결과를 요약한 표를 나타낸 것이다.4 shows a table summarizing the results for Evaluation Sample A, which was simply coated with a resist.
도 5는 도포된 레지스트가 일정량의 붕소로 이온-이식된 평가 샘플 B에 대한 결과를 나타낸 표이다.FIG. 5 is a table showing the results for Evaluation Sample B in which the applied resist was ion-implanted with a certain amount of boron.
도 6은 과산화수소 용액을 가한 경우에 대한 보다 자세한 연구 결과를 요약한 표를 나타낸 것이다.FIG. 6 shows a table summarizing the results of more detailed study on the case of adding hydrogen peroxide solution.
도 7은 레지스트가 붕소로 이온-이식된 평가 샘플 B와 관련하여, 과산화수소 용액이 혼합된 산화 용액의 온도와 박리시키는데 걸리는 시간의 관계를 요약한 그래프이다.FIG. 7 is a graph summarizing the relationship between the temperature of an oxidized solution mixed with a hydrogen peroxide solution and the time taken for peeling with respect to Evaluation Sample B, in which the resist is ion-implanted with boron.
도 8은 본 발명의 제2 실시태양에 따른 세정 방법에서의 세정 공정을 예시한 작업 공정도이다.8 is an operational flowchart illustrating a cleaning process in the cleaning method according to the second embodiment of the present invention.
도 9는 제2 실시태양에서 사용될 수 있는 세정 시스템을 예시한 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating a cleaning system that may be used in the second embodiment.
도 10은 작업편(W) 상에서 혼합된, 산화 용액과 과산화수소 용액 또는 순수 한 물의 혼합 용액에 있어서, 혼합비에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the temperature change according to the mixing ratio in the mixed solution of the oxidizing solution and hydrogen peroxide solution or pure water mixed on the workpiece (W).
도 11은 제2 실시태양에서 레지스트로 단순히 코팅한 평가 샘플 A를 세정한 결과를 요약한 표를 나타낸 것이다.FIG. 11 shows a table summarizing the results of cleaning Evaluation Sample A, which was simply coated with resist in a second embodiment.
도 12는 도포된 레지스트가 일정량의 붕소로 이온-이식된 평가 샘플 B에 대한 결과를 나타낸 표이다. 12 is a table showing the results for Evaluation Sample B in which the applied resist was ion-implanted with a certain amount of boron.
도 13은 본 발명의 제3 실시태양에 따른 세정 방법에서의 세정 공정을 예시한 작업 공정도이다.13 is an operational flowchart illustrating a cleaning process in the cleaning method according to the third embodiment of the present invention.
도 14는 제3 실시태양에서 사용될 수 있는 세정 시스템을 예시한 개략도이다.14 is a schematic diagram illustrating a cleaning system that may be used in the third embodiment.
도 15는 본 발명의 실시태양에 따른 전자 소자의 제조 방법을 예시한 작업 공정도이다.15 is a working flowchart illustrating a method of manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention.
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